Motor 24V 6W (mã 2DC6-24GN-18) là động cơ giảm tốc một chiều cỡ nhỏ dùng điện áp 24VDC, mức điện áp tiêu chuẩn trong tủ điện tự động hóa, dây chuyền đóng gói, thiết bị phòng thí nghiệm và xe chạy điện 24V. Motor có khung 60 mm, đầu trục răng GN ghép hộp số 2GN, chỉ tiêu thụ khoảng 0,5A khi chạy đủ tải, nên có thể lấy điện chung từ bộ nguồn tổ ong 24V của máy mà không phải đầu tư nguồn riêng công suất lớn.
Với dòng nhỏ như vậy, motor giảm tốc 24V 6W thường được giao những nhiệm vụ phụ nhưng chạy nhiều giờ liên tục trong máy: quay một trục cuộn nhãn, đẩy phôi nhẹ, xoay đĩa chia, khuấy mẫu, kéo băng tải mẫu thử hay đóng mở cửa chắn nhỏ. Trục ra quay từ 600 xuống 6 vòng/phút ở phiên bản 1800 vòng/phút, mô-men trục ra theo catalog từ 0,09 đến 9,55 N.m tùy tỉ số truyền.
Các phần tiếp theo tập trung vào số liệu và cách đưa động cơ 24V 6W vào một hệ điện công nghiệp: bản vẽ lắp, bảng điện, bảng mô-men theo từng tỉ số, chọn nguồn 24V, cầu chì, điều khiển bằng PLC và relay, đảo chiều, điều tốc. Model thuộc nhóm motor DC 24V.
Về kết cấu, đây là motor một chiều có chổi than, stator nam châm vĩnh cửu, rotor quấn dây và cổ góp. Mã sản phẩm đọc như sau: 2 là cỡ khung 60 mm; DC là motor một chiều; 6 là 6W; 24 là 24VDC; GN là kiểu răng đầu trục để ghép hộp số GN; 18 là tốc độ khoảng 1800 vòng/phút khi có tải. Ngoài bản 1800, catalog còn có bản 3600 vòng/phút cùng mã khung.
Điểm đáng chú ý của bản 24V so với các motor xoay chiều cùng cỡ là không cần tụ khởi động, không phụ thuộc tần số lưới, đổi chiều chỉ bằng cách đảo cực và tốc độ chỉnh được liên tục bằng bộ điều tốc DC. So với motor DC cùng công suất chạy điện áp thấp hơn, điện áp 24V giúp dòng giảm còn 0,5A, dây điện, công tắc, tiếp điểm relay đều nhẹ tải hơn, phù hợp tiêu chuẩn đấu dây trong tủ điều khiển.
Thông số môi trường và cách điện theo catalog: cấp cách điện B, nhiệt độ cuộn dây tăng không quá 80 °C khi chạy định mức, cách điện từ 20 MΩ trở lên (đo bằng megger 500 VDC), thử điện áp 1,5 kV trong 1 phút giữa cuộn dây và vỏ. Nhiệt độ làm việc −10 đến +40 °C, độ ẩm không quá 85 %, không đọng sương. Đây là điều kiện bình thường bên trong nhà xưởng có mái che, nhưng cần lưu ý khi đặt motor trong tủ kín có nhiều thiết bị tỏa nhiệt.
Motor trơn có mặt bích riêng; khi gắn hộp số thì mặt lắp vào máy là mặt hộp số. Hai bản vẽ dưới đây dùng để thiết kế tấm gá và tính khoảng không gian cần chừa trong máy.
Mặt hộp có hai lựa chọn bắt vít: bắt xuyên từ phía trước bằng bu lông qua lỗ Ø6, hoặc bắt từ phía sau tấm gá vào lỗ ren M5. Trong máy có không gian chật, cách bắt từ sau tấm gá giúp tháo motor mà không phải tháo chi tiết phía trước trục.
| Thông số | Giá trị |
|---|---|
| Mã motor | 2DC6-24GN-18 |
| Công suất | 6 W |
| Điện áp | 24 VDC |
| Tốc độ không tải | 2200 / 4400 vòng/phút |
| Dòng không tải | ≤ 0,5 A |
| Tốc độ có tải | 1800 / 3600 vòng/phút |
| Dòng có tải định mức | 0,5 A |
| Mô-men định mức trục motor | 0,03 N.m |
| Mô-men khởi động | 0,04 N.m |
| Công suất điện vào khi đủ tải | khoảng 12 W (24 V × 0,5 A) |
| Dây ra | UL1015 AWG20, 300 ± 10 mm |
Hộp số 2GN có 26 cấp tỉ số từ 1:3 đến 1:300. Cùng một hộp số, bản motor 3600 vòng/phút cho tốc độ ra gấp đôi và mô-men cho phép xấp xỉ một nửa bản 1800.
Bảng moment motor giảm tốc 24V 6W (tốc độ motor 1800 và 3600 vòng/phút)
| Tỉ số truyền | Tốc độ ra (motor 1800) vòng/phút | Mô-men cho phép (motor 1800) N.m | Tốc độ ra (motor 3600) vòng/phút | Mô-men cho phép (motor 3600) N.m |
|---|---|---|---|---|
| 1:3 | 600 | 0,09 | 1200 | 0,05 |
| 1:3,6 | 500 | 0,11 | 1000 | 0,06 |
| 1:5 | 360 | 0,16 | 720 | 0,08 |
| 1:6 | 300 | 0,19 | 600 | |
| 1:7,5 | 240 | 0,24 | 480 | 0,12 |
| 1:9 | 200 | 0,29 | 400 | 0,14 |
| 1:10 | 180 | 0,32 | 360 | 0,16 |
| 1:12,5 | 144 | 0,4 | 288 | |
| 1:15 | 120 | 0,48 | 240 | 0,24 |
| 1:18 | 100 | 0,57 | 200 | 0,29 |
| 1:20 | 90 | 0,64 | 180 | 0,32 |
| 1:25 | 72 | 0,8 | 144 | 0,4 |
| 1:30 | 60 | 0,96 | 120 | 0,48 |
| 1:36 | 50 | 1,15 | 100 | 0,58 |
| 1:40 | 45 | 1,27 | 90 | 0,64 |
| 1:50 | 36 | 1,59 | 72 | 0,8 |
| 1:60 | 30 | 1,91 | 60 | 0,96 |
| 1:75 | 24 | 2,38 | 48 | 1,19 |
| 1:90 | 20 | 2,87 | 40 | 1,44 |
| 1:100 | 18 | 3,18 | 36 | 1,59 |
| 1:120 | 15 | 3,82 | 30 | 1,91 |
| 1:150 | 12 | 4,78 | 24 | 2,39 |
| 1:180 | 10 | 5,73 | 20 | 2,87 |
| 1:200 | 9 | 6,37 | 18 | 3,19 |
| 1:250 | 7,5 | 7,64 | 15 | 3,82 |
| 1:300 | 6 | 9,55 | 12 | 4,78 |
Ví dụ: một trục cuốn băng nhãn đường kính lõi 40 mm cần kéo lực căng 20 N. Mô-men cần ở trục là 20 × 0,02 = 0,4 N.m. Nếu muốn lõi quay khoảng 30 vòng/phút, chọn bản 1800 với tỉ số 1:60, mô-men cho phép 1,91 N.m, dư khoảng 4,8 lần. Tốc độ dài của băng ở lõi rỗng là π × 0,04 × 30 ≈ 3,8 m/phút, tăng dần khi lõi cuộn to ra.
Hộp số đi với motor này là loại 2GN, mã dạng 2GN(tỉ số)K, ví dụ 2GN60K là tỉ số 1:60, K chỉ hộp dùng ổ bi. Khi cần tỉ số lớn hơn mức thông thường hoặc muốn giảm tốc thêm, lắp hộp trung gian 2GN10X (1:10) vào giữa motor và hộp số chính, tổng tỉ số bằng tích hai tỉ số.
Thay hộp số tại chỗ
Một tiện lợi của kiểu ghép GN là có thể đổi tỉ số mà không thay motor: tháo hai vít ghép, rút motor ra, lắp hộp số tỉ số mới vào. Khi máy cần chạy nhanh hơn hoặc chậm hơn sau khi đã chạy thử, chỉ việc thay hộp. Lưu ý chỉ dùng hộp 2GN; hộp GU hay hộp khác cỡ khung không ăn khớp với răng đầu trục motor GN.
Chiều quay
Tùy số cấp bánh răng, trục ra có thể quay cùng hoặc ngược chiều trục motor. Trong tủ điện có sẵn sơ đồ quy định chiều quay, sau khi lắp hộp nên chạy thử và đánh dấu dây theo chiều thực tế, tránh tình trạng đổi hộp số tỉ số khác mà quên kiểm tra lại chiều.
Giữ tải khi dừng
Hộp 2GN không tự hãm. Cơ cấu nghiêng, nâng, tải lệch tâm sẽ tự quay ngược khi motor ngắt điện. Cần thiết kế thêm chốt khóa, phanh cơ khí hoặc đối trọng nếu vị trí dừng phải được giữ.
Bộ nguồn tổ ong 24V
Bộ nguồn xung (SMPS) dạng tổ ong 24V là lựa chọn phổ biến nhất. Motor 0,5A định mức nhưng có dòng khởi động cao trong khoảnh khắc đầu, vì vậy cho một motor đơn lẻ, nguồn 24V 1A là mức tối thiểu, 24V 2A cho biên độ thoải mái. Khi motor dùng chung nguồn với PLC, cảm biến, đèn báo, hãy cộng dòng của tất cả thiết bị rồi nhân thêm khoảng 1,5 lần để chọn nguồn.
Một chi tiết hay bị bỏ qua: motor chổi than tạo nhiễu điện do tia lửa ở cổ góp và gây sụt áp ngắn mỗi lần khởi động. Nếu PLC, bộ đếm, cảm biến analog dùng chung nguồn với nhiều motor, có thể gặp lỗi lạ như PLC khởi động lại, tín hiệu cảm biến nhảy. Cách làm an toàn hơn là tách một nguồn 24V riêng cho phần động lực (motor, van, còi) và một nguồn riêng cho phần điều khiển, nối chung cực âm nếu sơ đồ yêu cầu.
Hai ắc quy 12V nối tiếp
Ở thiết bị di động hoặc nơi không có điện lưới, nguồn 24V lấy từ hai bình 12V nối tiếp: cực dương bình thứ nhất nối cực âm bình thứ hai, hai cực còn lại ra motor. Dùng hai bình cùng loại, cùng dung lượng, cùng thời điểm mua và sạc bằng bộ sạc 24V. Với hai bình 12V 7Ah, dung lượng hệ vẫn là 7Ah ở 24V; dùng 50 % dung lượng để giữ tuổi thọ bình, motor chạy đủ tải được khoảng 3,5 Ah / 0,5 A = 7 giờ.
Điện xe tải, xe công trình 24V
Hệ điện 24V trên xe khi máy nổ có điện áp khoảng 27,6–28,8V. Motor quay nhanh hơn định mức khoảng 15–20 % và nóng hơn một chút; nếu cơ cấu chạy ngắn hạn thì chấp nhận được. Nên đi dây riêng có cầu chì từ hộp cầu chì của xe.
Cầu chì
Với dòng định mức 0,5A, cầu chì DC loại chậm khoảng 1A là phù hợp; trong tủ điện có thể dùng cầu chì ống 5 × 20 mm loại T hoặc CB DC 1A đường cong C. Mỗi motor có cầu chì riêng thì khi một motor bị kẹt, các thiết bị khác vẫn hoạt động và dễ tìm vị trí sự cố.
Dây dẫn
Ở 24V và 0,5A, sụt áp trên dây gần như không đáng kể với khoảng cách trong máy. Bảng dưới đây tính cho các khoảng cách thường gặp khi motor đặt xa tủ điện:
| Chiều dài dây (một chiều) | Tiết diện dây đồng mềm | Sụt áp (V) | Tỉ lệ sụt áp |
|---|---|---|---|
| 10 m | 0,5 mm² | 0,39 | 1,6 % |
| 10 m | 0,75 mm² | 0,26 | 1,1 % |
| 20 m | 0,5 mm² | 0,78 | 3,2 % |
| 20 m | 0,75 mm² | 0,52 | 2,2 % |
| 30 m | 0,5 mm² | 1,17 | 4,9 % |
| 30 m | 0,75 mm² | 0,78 | 3,2 % |
Hai dây motor theo quy ước: đỏ là dương, đen là âm. Đấu đúng quy ước trục motor quay chiều chuẩn, đảo cực thì quay ngược. Khi motor nhận điện qua bộ điều tốc hoặc module đảo chiều, dây motor nối vào cực ra motor của thiết bị đó chứ không nối thẳng vào nguồn.
Điều khiển bằng PLC
Ngõ ra transistor của nhiều PLC chỉ chịu khoảng vài trăm mA, sát hoặc thấp hơn dòng định mức và thấp hơn hẳn dòng khởi động của motor, nên không nối motor trực tiếp vào ngõ ra transistor. Cách đúng là cho PLC đóng cuộn hút của relay trung gian 24VDC, tiếp điểm relay cấp điện cho motor. Ngõ ra relay của PLC thường chịu được dòng lớn hơn, nhưng vẫn nên qua relay trung gian để khi tiếp điểm bị mòn do hồ quang DC thì chỉ thay relay rẻ tiền, không phải sửa PLC.
Đảo chiều bằng hai relay
Mạch đảo chiều phổ biến trong tủ điện dùng hai relay 24VDC hai tiếp điểm chuyển đổi: relay thuận và relay nghịch, đấu thành cầu H. Phải có khóa chéo cả bằng chương trình PLC lẫn bằng tiếp điểm thường đóng của relay kia, để hai relay không bao giờ đóng cùng lúc gây ngắn mạch nguồn. Thêm thời gian trễ 0,5–1 giây giữa lệnh dừng và lệnh chạy ngược để motor đứng hẳn; đảo cực khi motor còn quay làm dòng tăng vọt, cháy tiếp điểm và gây va đập lên bánh răng.
Diode và tụ chống nhiễu
Cuộn hút relay 24VDC nên có diode dập (hoặc dùng loại relay có sẵn diode/đèn LED) để bảo vệ ngõ ra PLC. Ở hai cực motor, một tụ gốm khoảng 0,1 µF giúp giảm nhiễu tần số cao do chổi than sinh ra.
Điều tốc
Bộ điều tốc PWM 24V thay đổi tốc độ motor bằng cách thay đổi độ rộng xung điện áp. Loại dùng cho tủ điện có thể nhận núm chiết áp gắn mặt tủ hoặc tín hiệu analog từ PLC tùy model. Tham khảo các bộ điều chỉnh tốc độ motor DC có cực ra motor, cực đảo chiều và chức năng khởi động mềm; với motor 6W, bộ định mức vài ampe là đủ.
Tấm gá và căn chỉnh
Gia công tấm gá có lỗ tâm thoát vấu trục ra và bốn lỗ theo vòng Ø82 mm. Tấm gá phẳng, đủ cứng để không rung theo motor. Với cơ cấu truyền đai hoặc xích, khoét lỗ dạng rãnh dài để chỉnh độ căng bằng cách trượt cả cụm motor. Căng đai vừa đủ, không căng quá mức: tải hướng kính lớn trên trục Ø8 sẽ làm mòn ổ bi đầu ra và cong trục.
Khớp nối và chi tiết trên trục
Trục ra phay dẹt, chi tiết lắp lên trục cần vít chặn tì vào mặt dẹt. Khi nối với trục máy, chọn khớp nối mềm loại nhỏ (khớp nối lò xo, khớp nối mận) lỗ Ø8 để hấp thụ sai lệch tâm. Lắp chi tiết bằng tay hoặc ép nhẹ, không gõ búa.
Bôi trơn
Hộp 2GN bôi trơn bằng mỡ kín từ nhà sản xuất. Trong điều kiện vận hành bình thường không cần châm hay thay mỡ. Có thể lắp motor theo mọi hướng; nếu trục ra quay xuống, kiểm tra định kỳ xem có mỡ rỉ ra ở phớt hay không.
Chạy thử và rà máy
Chạy không tải vài phút mỗi chiều, nghe tiếng bánh răng đều. Sau đó cho tải thực, đo dòng bằng đồng hồ vạn năng mắc nối tiếp hoặc ampe kìm DC. Dòng ổn định dưới 0,5A là motor làm việc trong giới hạn. Nếu dòng gần hoặc vượt 0,5A ngay ở tải bình thường, cần xem lại tỉ số, ma sát cơ cấu và độ căng đai.
Nhiệt và môi trường tủ điện
Motor chạy liên tục sẽ ấm lên; vỏ nóng tay là trạng thái bình thường. Khi đặt motor trong vỏ máy kín cùng bộ nguồn, biến tần hay đèn sấy, nhiệt độ quanh motor có thể vượt 40 °C, làm giảm tuổi thọ mỡ và cách điện. Bố trí khe thông gió hoặc quạt hút nếu không gian kín.
Chế độ làm việc và tuổi thọ chổi than
Máy chạy ba ca, bảy ngày mỗi tuần tích lũy gần 8.700 giờ mỗi năm, trong khi chổi than motor DC nhỏ thường có tuổi thọ vài nghìn giờ. Với ứng dụng chạy liên tục như vậy, nên lập lịch kiểm tra định kỳ và dự phòng motor thay thế. Các yếu tố làm chổi mòn nhanh: chạy quá tải, nhiệt độ cao, nguồn gợn sóng, khởi động và đảo chiều quá dày, bụi bẩn.
An toàn vận hành
Motor 24V 6W hợp với tải nhẹ trong hệ thống dùng điện điều khiển 24VDC. Một vài ứng dụng điển hình:
Trục cuộn, trục nhả trong máy nhãn, máy in nhỏ
Motor kéo lõi cuộn nhãn đã in hoặc giấy đế sau khi bóc, tốc độ 20–60 vòng/phút, điều tốc bằng PWM theo tốc độ dây chuyền. Lực căng nhỏ nên mô-men vài phần mười N.m là đủ.
Đĩa chia, bàn xoay cấp phôi
Đĩa xoay chậm đưa nắp chai, linh kiện nhỏ vào vị trí gắp. Tỉ số 1:100 đến 1:300 cho 18–6 vòng/phút (bản 1800), cảm biến đặt tại vị trí dừng báo PLC ngắt motor.
Thiết bị phòng thí nghiệm
Máy lắc, máy quay ống mẫu, máy khuấy dung dịch loãng thể tích nhỏ thường cần tốc độ ổn định và chạy nhiều giờ. Nguồn 24V an toàn khi thao tác gần người.
Băng tải mẫu, băng chuyền mô hình đào tạo
Mô hình dây chuyền dùng trong đào tạo tự động hóa, băng tải trưng bày thường dùng 24V để đồng bộ với PLC và cảm biến. Rulô Ø30 mm quay 60 vòng/phút cho băng chạy khoảng π × 0,03 × 60 ≈ 5,7 m/phút.
Cơ cấu chỉnh, đóng mở nhỏ trên xe 24V
Trên xe tải, xe chuyên dụng chạy điện 24V, motor có thể quay các cơ cấu phụ tải nhẹ như tấm chắn, cần gạt nhỏ, mâm xoay đèn, miễn là có cơ cấu khóa khi tải có xu hướng tự trôi.
Với mọi ứng dụng, quy trình chọn giống nhau: tính mô-men tải ở trục ra và tốc độ cần, tra bảng ở mục 2 để chọn tỉ số có mô-men cho phép lớn hơn tải với biên an toàn. Thông tin về các nhóm điện áp và cỡ khung khác nằm ở danh mục motor DC.
Motor 24V 6W tiêu thụ bao nhiêu điện? Khi chạy đủ tải, dòng khoảng 0,5A ở 24V, tức khoảng 12W điện vào. Chạy 10 giờ mỗi ngày tiêu thụ khoảng 0,12 kWh, nếu tính thêm hao hụt của bộ nguồn thì cao hơn một chút.
Motor giảm tốc 24V 6W có cắm điện 220V được không? Không. Phải qua bộ nguồn xung 24V hoặc bộ điều tốc DC có sẵn khối chỉnh lưu, điện áp ra đúng 24V.
Cấp 12V cho motor 24V 6W thì sao? Motor vẫn quay nhưng tốc độ chỉ còn khoảng một nửa và công suất ra giảm theo. Mô-men tính theo dòng gần như không đổi, nhưng mô-men khởi động thấp hơn nên tải nặng có thể không khởi động được.
Có thể lấy điện từ nguồn 24V của PLC không? Được nếu nguồn còn dư dòng và motor đóng cắt qua relay trung gian. Khi máy có nhiều motor hoặc thiết bị nhạy nhiễu, tách nguồn động lực riêng sẽ ổn định hơn.
Motor 24V 6W có giữ được trục khi dừng không? Không. Hộp số 2GN không tự hãm, tải có thế năng sẽ làm trục quay ngược. Cần thêm cơ cấu khóa hoặc phanh cơ khí.
Bản 3600 vòng/phút dùng khi nào? Khi cần tốc độ trục ra cao hơn với cùng tỉ số và tải nhẹ, ví dụ trục quạt nhỏ hay trục cuộn chạy nhanh. Mô-men cho phép chỉ bằng khoảng một nửa bản 1800 cùng tỉ số.
Motor chạy bằng nguồn tổ ong thì giật rồi dừng, nguyên nhân? Nguồn quá nhỏ hoặc có chế độ bảo vệ ngắt khi dòng tăng, motor khởi động làm nguồn tự cắt rồi tự bật lại liên tục. Thay nguồn dòng lớn hơn hoặc dùng bộ điều tốc có khởi động mềm.
Tốc độ thực tế đo được thấp hơn bảng có phải motor lỗi? Chưa chắc. Tốc độ motor DC chổi than giảm khi tải tăng và khi điện áp thấp hơn 24V. Đo điện áp ngay tại hai dây motor lúc đang chạy để biết có sụt áp hay không.
Motor có chạy được trong môi trường bụi không? Bụi mịn bám vào cổ góp làm chổi than mòn nhanh và gây chập chờn. Ở nơi nhiều bụi bột, cám, mạt kim loại, cần đặt motor trong hộp che hoặc thổi sạch định kỳ.
Hai motor 24V 6W đấu chung một nguồn được không? Được, đấu song song, mỗi motor nhận đủ 24V. Nguồn và cầu chì tính theo tổng dòng, mỗi motor nên có cầu chì riêng.
Motor 24V 6W có encoder không? Model tiêu chuẩn chỉ có hai dây nguồn, không kèm encoder. Ứng dụng cần đếm vòng hay định vị thường dùng cảm biến tiệm cận đặt ở trục ra hoặc đĩa có lỗ.
Động cơ 24V 6W 2DC6-24GN-18 là một model trong nhóm động cơ điện chạy nguồn một chiều; các số liệu trên đủ để thiết kế phần gá lắp, tính tỉ số và chọn nguồn điều khiển.
